(57)【要約】  簡素かつ安価な構成により、予等化されたＲＺ形式の光信号を生成することができる予等化光送信器を得るとともに、この予等化光送信器を用いて、適切に分散マネジメントされた予等化光ファイバ伝送システムを得る。  ＮＲＺ形式の入力データ系列Ｄ（ｔ）とＮＲＺ形式の入力データ系列の２倍速のクロックｐ（ｔ）とに基づいて、ＲＺ形式の入力データ系列を生成するＲＺ変換回路１１と、ＲＺ形式の入力データ系列と光ファイバ伝送路の波長分散に応じた所望の伝達関数との畳み込み演算によって、予等化データを生成するデジタルフィルタ１２と、予等化データをＤ／Ａ変換してアナログ予等化データを出力するＤ／Ａコンバータ１３ａ、１３ｂと、アナログ予等化データに基づいてレーザ光源１４からの光を変調し、ＲＺ形式の光信号を出力するベクトル変調器１５とを備える。
2011052423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ伝送路の波長分散を予等化した光信号を送信する予等化光送信器であって、
ＮＲＺ形式の入力データ系列と前記ＮＲＺ形式の入力データ系列の２倍速のクロックとに基づいて、ＲＺ形式の入力データ系列を生成するＲＺ変換手段と、
前記ＲＺ形式の入力データ系列と前記光ファイバ伝送路の波長分散に応じた所望の伝達関数との畳み込み演算によって、予等化データを生成する予等化データ生成手段と、
前記予等化データをＤ／Ａ変換してアナログ予等化データを出力するＤ／Ａ変換手段と、
前記アナログ予等化データに基づいて光源からの光を変調し、ＲＺ形式の光信号を出力する光変調手段と、
を備えた予等化光送信器。
【請求項２】
前記予等化データ生成手段および前記Ｄ／Ａ変換手段は、前記ＮＲＺ形式の入力データ系列のシンボルレートのほぼ４倍以上の速度で動作する
請求項１に記載の予等化光送信器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の予等化光送信器を含む送信局と受信局とが、光ファイバ伝送路を介して互いに接続された予等化光ファイバ伝送システムであって、
前記受信局は、前記光ファイバ伝送路の波長分散のほぼ半分の波長分散を補償する分散補償手段を有し、
前記予等化光送信器は、前記光ファイバ伝送路の残り半分の波長分散を補償する
予等化光ファイバ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバ伝送路の波長分散を予等化した光信号を送信する予等化光送信器、およびこの予等化光送信器を用いた予等化光ファイバ伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送システムでは、光ファイバ伝送路が有する波長分散による信号波形の歪みを補償する必要がある。分散補償の方法としては、光ファイバ伝送路と逆符号の波長分散を有する分散補償ファイバを用いる方法が広く実施されている。また、近年の４０Ｇｂ／ｓ以上の高速光ファイバ伝送システムでは、温度やファイバ割り入れ等によるわずかな波長分散量の変化で信号波形が容易に歪んでしまうので、波長分散量固定の分散補償ファイバではなく、波長分散量を可変設定できる可変分散補償器が用いられている。【０００３】
可変分散補償器としては、予等化方式を用いるものが知られている。予等化方式では、光ファイバ伝送路の伝達関数ｈ（ｔ）とは逆の伝達関数ｈ-1（ｔ）を有するデジタルフィルタを送信側に設け、入力データ系列Ｄ（ｔ）と伝達関数ｈ-1（ｔ）との畳み込み演算を実行する（例えば、非特許文献１参照）。
この方式は、光ファイバ伝送路の通過後に歪みのない受信信号波形を得るために、送信側で予め歪みを等化することから、予等化（または、プリディストーションもしくはプリコーディング）と呼ばれている。【０００４】
予等化方式は、デジタルフィルタ、Ｄ／Ａコンバータ（デジタル／アナログコンバータ）およびベクトル変調器を用いて電気的に実行される。デジタルフィルタは、ルックアップテーブルで構成されるＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタで実現される。ＦＩＲフィルタで演算された電気信号をＤ／Ａコンバータでアナログ信号に変換し、ベクトル変調器で光の直交変調を実行することにより、光ファイバ伝送路の通過後に、波長分散による信号波形の歪みが補償されるような複素電界を持つ光信号を発生させることができる。【０００５】
波長分散がない場合、このベクトル変調器は、通常の光変調で用いられるデータ変調器として動作する。また、予等化は、強度変調（Ｏｎ−Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）だけでなく、位相偏位変調（Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）にも適用可能である。
なお、上述した予等化方式は、光信号の形式として、一般的な光ファイバ伝送システムに用いられるＮＲＺ（Ｎｏｎ−Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）形式を対象としている。【０００６】
一方、光海底ケーブルシステム等の超長距離の光ファイバ伝送システムでは、光ファイバの相互位相変調によるクロストークの低減等を目的として、ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）形式の光信号が用いられる。そこで、超長距離の光ファイバ伝送システムに予等化が適用できるよう、予等化されたＲＺ形式の光信号を生成することを考える。予等化されたＲＺ形式の光信号を生成するためには、ＮＲＺ形式の一般的な入力データ系列Ｄ（ｔ）をＮＲＺ形式の光信号に変調するデジタルフィルタ、Ｄ／Ａコンバータおよびベクトル変調器の後段に、ＮＲＺ形式の光信号をＲＺ化するためのパルスカーバと呼ばれる光変調器を直列に接続することが考えられる。【０００７】
しかしながら、ベクトル変調器の後段にパルスカーバを設置しても、デジタルフィルタですでに時間軸上に広がる予等化を施しているので、さらに時間軸上の変調を施すことができず、ＲＺ形式の光信号を生成することができないという問題があった。
そこで、上記の問題を解決するために、高周波ミキサを用いて両側波帯を合成する方法が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
この方法によれば、時間軸上で変調を施す代わりに、周波数領域で変調を施すことにより、ＮＲＺ形式の光信号をＲＺ化するものである。【０００８】
また、光海底ケーブルシステム等の超長距離の光ファイバ伝送システムでは、光ファイバ伝送路自身である程度の波長分散が補償され、かつ伝送特性が最良になるように、分散マネジメント方式が採用されている。例えば、光ファイバ伝送路の２区間をＩＴＵ−Ｔ標準のＧ．６５５ファイバ（ノンゼロ分散シフトファイバ）とし、後段の１区間をＩＴＵ−Ｔ標準のＧ．６５２ファイバ（１．３μｍにゼロ分散を有するシングルモードファイバ）とし、この３区間を繰り返すことで、Ｇ．６５５ファイバで累積した負の波長分散が、Ｇ．６５２ファイバの正の波長分散で打ち消される。しかしながら、超長距離の光ファイバ伝送システムに予等化を適用した場合の分散マネジメントについては、まだ詳しい研究がなされていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｍ．Ｍ．Ｅｌ  Ｓａｉｄ，Ｊ．Ｓｉｔｃｈ，Ｍ．Ｉ．Ｅｌｍａｓｒｙ，“Ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｐｒｅ−Ｅｑｕａｌｉｚｅｄ  １０−Ｇｂ／ｓ  Ｄｕｏｂｉｎａｒｙ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ”，ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１，ｐｐ．３８８−４００，Ｊａｎ  ２００５
【非特許文献２】Ｒ．Ｉ．Ｋｉｌｌｅｙ，“Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｌｏｎｇ−Ｈａｕｌ  Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ  Ｌｉｎｋｓ  Ｕｓｉｎｇ  ＤＳＰ−Ｂａｓｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｒｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ  ＬＥＯＳ  Ｓｕｍｍｅｒ  Ｔｏｐｉｃａｌｓ  ２００８，ＷＤ２．１，ｐｐ．２４３−２４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述した非特許文献２に示された合成方法によれば、予等化されたＲＺ形式の光信号を生成することができるものの、少なくとも４つの高周波ミキサ、６つの高周波加算器および４つの高周波遅延素子からなる精密なアナログ回路が必要となる。そのため、回路サイズ、消費電力およびコストが何れも増大するという問題がある。【００１１】
また、超長距離の光ファイバ伝送システムに予等化をそのまま適用すると、送信側で１００％の分散補償を実行することとなるが、この場合には、光ファイバの非線形性により、伝送特性が劣化するという問題がある。【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡素かつ安価な構成により、予等化されたＲＺ形式の光信号を生成することができる予等化光送信器を得るとともに、この予等化光送信器を用いて、適切に分散マネジメントされた予等化光ファイバ伝送システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る予等化光送信器は、光ファイバ伝送路の波長分散を予等化した光信号を送信する予等化光送信器であって、ＮＲＺ形式の入力データ系列とＮＲＺ形式の入力データ系列の２倍速のクロックとに基づいて、ＲＺ形式の入力データ系列を生成するＲＺ変換手段と、ＲＺ形式の入力データ系列と光ファイバ伝送路の波長分散に応じた所望の伝達関数との畳み込み演算によって、予等化データを生成する予等化データ生成手段と、予等化データをＤ／Ａ変換してアナログ予等化データを出力するＤ／Ａ変換手段と、アナログ予等化データに基づいて光源からの光を変調し、ＲＺ形式の光信号を出力する光変調手段とを備えたものである。【００１４】
また、この発明に係る予等化光ファイバ伝送システムは、上記記載の予等化光送信器を含む送信局と受信局とが、光ファイバ伝送路を介して互いに接続された予等化光ファイバ伝送システムであって、受信局は、光ファイバ伝送路の波長分散のほぼ半分の波長分散を補償する分散補償手段を有し、予等化光送信器は、光ファイバ伝送路の残り半分の波長分散を補償するものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る予等化光送信器によれば、ＲＺ変換手段は、ＮＲＺ形式の入力データ系列とＮＲＺ形式の入力データ系列の２倍速のクロックとに基づいて、ＲＺ形式の入力データ系列を生成する。また、予等化データ生成手段は、ＲＺ形式の入力データ系列と光ファイバ伝送路の波長分散に応じた所望の伝達関数との畳み込み演算によって、予等化データを生成する。また、Ｄ／Ａ変換手段は、予等化データをＤ／Ａ変換してアナログ予等化データを出力し、光変調手段は、アナログ予等化データに基づいて光源からの光を変調し、ＲＺ形式の光信号を出力する。
そのため、簡素かつ安価な構成により、予等化されたＲＺ形式の光信号を生成することができる予等化光送信器を得ることができる。【００１６】
また、この発明に係る予等化光ファイバ伝送システムによれば、受信局は、光ファイバ伝送路の波長分散のほぼ半分の波長分散を補償する分散補償手段を有し、送信局に含まれる予等化光送信器は、光ファイバ伝送路の残り半分の波長分散を補償する。
これにより、良好な伝送特性を得ることができ、適切に分散マネジメントされた予等化光ファイバ伝送システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る予等化光送信器を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ伝送システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の予等化光送信器および予等化光ファイバ伝送システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る予等化光送信器１０を示す構成図である。予等化光送信器１０は、光ファイバ伝送路の波長分散を予等化した光信号を送信する。
図１において、予等化光送信器１０は、ＲＺ変換回路（ＲＺ変換手段）１１と、デジタルフィルタ（予等化データ生成手段）１２と、Ｄ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ変換手段）１３ａ、１３ｂと、レーザ光源１４と、ベクトル変調器（光変調手段）１５とを備えている。
【００２０】
以下、予等化光送信器１０の各部位の機能について説明する。
ＲＺ変換回路１１は、ＡＮＤ回路で構成されている。ＲＺ変換回路１１には、１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ形式の入力データ系列Ｄ（ｔ）と、１０ＧＨｚのクロックｐ（ｔ）とが入力され、ＲＺ形式の入力データ系列が生成される。
【００２１】
ここで、１０ＧＨｚのクロックｐ（ｔ）は、１周期に０および１の２値を取ることから、２０Ｇｂ／ｓのデータ系列とみなすことができる。すなわち、クロックｐ（ｔ）は、入力データ系列Ｄ（ｔ）の２倍速のクロックとなる。また、ＡＮＤ回路から出力されるＲＺ形式の入力データ系列も２０Ｇｂ／ｓのデータ系列とみなすことができる。
なお、ＲＺ変換回路１１は、ＡＮＤ回路に限定されず、ＮＲＺ形式の信号をＲＺ形式の信号に変換する回路であれば、別の回路を用いてもよい。
【００２２】
デジタルフィルタ１２は、例えばメモリから構成され、ＦＩＲフィルタとしての機能を有するルックアップテーブルで実現される。デジタルフィルタ１２は、ＲＺ変換回路１１からのＲＺ形式の入力データ系列と、光ファイバ伝送路の波長分散に応じた所望の伝達関数との畳み込み演算によって、予等化データを生成し、Ｉ相（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）用予等化データおよびＱ相（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）用予等化データとして出力する。
【００２３】
具体的には、デジタルフィルタ１２は、次式（１）で表される演算を実行する。
【００２４】
【数１】
2011052423.tif 000003
【００２５】
ここで、デジタルフィルタ１２に入力されたＲＺ形式の入力データ系列は、ルックアップテーブルの処理速度に合わせて並列展開される。デジタルフィルタ１２は、並列展開数と同数のルックアップテーブルを有し、並列展開された入力データ系列に応じて予等化データを生成する。
【００２６】
なお、デジタルフィルタ１２全体としては、後段のＤ／Ａコンバータ１３ａ、１３ｂでのオーバーサンプリングを考慮して、入力されたＲＺ形式の入力データ系列のほぼ２倍以上の速度で演算を実行する。また、上述したように、ＲＺ形式の入力データ系列は、ＮＲＺ形式の入力データ系列Ｄ（ｔ）の２倍のデータ量を有しているとみなされることから、デジタルフィルタ１２は、ＮＲＺ形式の入力データ系列Ｄ（ｔ）のシンボルレートのほぼ４倍（４０ＧＨｚ）以上の速度で演算を実行することとなる。
【００２７】
Ｄ／Ａコンバータ１３ａ、１３ｂは、デジタルフィルタ１２からのＩ相用予等化データおよびＱ相用予等化データをそれぞれデジタル信号からアナログ信号に変換し、Ｉ相用アナログ予等化データおよびＱ相用アナログ予等化データを出力する。
ここで、Ｄ／Ａコンバータ１３ａ、１３ｂは、デジタルフィルタ１２と同様に、ＮＲＺ形式の入力データ系列Ｄ（ｔ）のシンボルレートのほぼ４倍（４０ＧＨｚ）以上の速度で動作する。
【００２８】
ベクトル変調器１５は、Ｄ／Ａコンバータ１３ａ、１３ｂからのＩ相用アナログ予等化データおよびＱ相用アナログ予等化データに基づいて、レーザ光源１４からのレーザ光を変調し、予等化された１０Ｇｂ／ｓのＲＺ形式の光信号を出力する。
なお、図１に示した１０Ｇｂ／ｓのＲＺ形式の光信号は、波長分散量が０である場合（すなわち、予等化量が０である場合）の光信号を例示しているが、予等化されると、波形は時間軸で雑音のような複雑な波形となる。
【００２９】
また、この実施の形態１では、１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ形式の入力データ系列Ｄ（ｔ）を例示して説明した。しかしながら、これに限定されず、ＮＲＺ形式の入力データ系列とＮＲＺ形式の入力データ系列の２倍速のクロックとに基づいて、ＲＺ形式の入力データ系列が生成され、デジタルフィルタ１２およびＤ／Ａコンバータ１３ａ、１３ｂが、入力データ系列Ｄ（ｔ）のシンボルレートのほぼ４倍以上の速度で処理を実行するものであれば、どのような速度の信号であっても、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
図２は、この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ伝送システムを示す構成図である。
図２において、この予等化光ファイバ伝送システムは、送信局１、受信局２、負分散伝送路光ファイバ３ａ〜３ｄ、正分散伝送路光ファイバ４および光中継器５を備えている。
また、送信局１は、図１に示した予等化光送信器１０を含み、受信局２は、受信器２０と分散補償ファイバ（分散補償手段）２１とを有している。
ここで、負分散伝送路光ファイバ３ａ〜３ｄ、正分散伝送路光ファイバ４および光中継器５により、光ファイバ伝送路が構成されている。
【００３１】
以下、この予等化光ファイバ伝送システムの各部位の機能について説明する。
予等化光送信器１０は、上述したように、光ファイバ伝送路の波長分散を予等化した光信号を送信する。分散補償ファイバ２１は、光ファイバ伝送路と逆符号の波長分散を有し、分散補償を実行する。受信器２０は、分散補償ファイバ２１で分散補償された光信号を受信する。
【００３２】
負分散伝送路光ファイバ３ａ〜３ｄは、負の波長分散を有する光ファイバであり、正分散伝送路光ファイバ４は、正の波長分散を有する光ファイバである。光中継器５は、光ファイバどうしを互いに接続する。
図２に示した予等化光ファイバ伝送システムでは、負分散伝送路光ファイバ２区間の伝送の後、正分散伝送路光ファイバ１区間の伝送により、累積分散が０になるように分散マネジメントされている。
【００３３】
ここで、予等化光送信器１０で分散補償を実行しない場合（すなわち、予等化でない従来の光送信器と同等の場合）、光信号が受信局２に到着した時点で負の波長分散が累積しているので、正の波長分散を有する分散補償ファイバ２１でこれを分散補償する。これが、図２（ａ）に示すポスト１００％の分散補償である。
【００３４】
また、予等化光送信器１０で光ファイバ伝送路の波長分散の全てを補償する場合、図２（ｂ）に示すように、予等化光送信器１０で大きな正の波長分散を与えることにより、受信局２で分散補償する必要がなくなる。これをプリ１００％の分散補償と称する。従来は、予等化の技術がなかったので、送信局１に分散補償ファイバを設置することでプリ１００％の分散補償を実現していたが、プリ１００％の分散補償を実施すると、光ファイバの非線形性が存在する伝送状態では、良好な伝送特性が得られないことが知られている。
【００３５】
そこで、図２（ｃ）に示すように、予等化光送信器１０で光ファイバ伝送路の波長分散のほぼ５０％を補償し、受信局２で光ファイバ伝送路の波長分散の残り５０％を補償することが考えられる。この場合には、光ファイバの非線形性が存在する伝送状態であっても、比較的良好な伝送特性を得ることができる。
具体的には、累積する波長分散の約５０％分を予等化光送信器１０が補償するように、図１に示したデジタルフィルタ１２のパラメータを設定する。また、受信局２では、波長分散の残り約５０％分に相当する波長分散量を有する分散補償ファイバ２１を設置する。
【００３６】
なお、図２に示した予等化光ファイバ伝送システムでは、負分散伝送路光ファイバが２区間で、正分散伝送路光ファイバが１区間である場合を例示して説明した。しかしながら、これに限定されず、区間数の異なる光ファイバ伝送路であっても、また負と正とが逆の光ファイバ伝送路であっても、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
また、プリ５０％、ポスト５０％の分散補償を例示して説明したが、これに限定されず、例えば５５％と４５％等のように、正確に半々でない場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
以上のように、実施の形態１の予等化光送信器によれば、ＲＺ変換手段は、ＮＲＺ形式の入力データ系列とＮＲＺ形式の入力データ系列の２倍速のクロックとに基づいて、ＲＺ形式の入力データ系列を生成する。また、予等化データ生成手段は、ＲＺ形式の入力データ系列と光ファイバ伝送路の波長分散に応じた所望の伝達関数との畳み込み演算によって、予等化データを生成する。また、Ｄ／Ａ変換手段は、予等化データをＤ／Ａ変換してアナログ予等化データを出力し、光変調手段は、アナログ予等化データに基づいて光源からの光を変調し、ＲＺ形式の光信号を出力する。
そのため、簡素かつ安価な構成により、予等化されたＲＺ形式の光信号を生成することができる予等化光送信器を得ることができる。
【００３９】
また、実施の形態１の予等化光ファイバ伝送システムによれば、受信局は、光ファイバ伝送路の波長分散のほぼ半分の波長分散を補償する分散補償手段を有し、送信局に含まれる予等化光送信器は、光ファイバ伝送路の残り半分の波長分散を補償する。
これにより、良好な伝送特性を得ることができ、適切に分散マネジメントされた予等化光ファイバ伝送システムを得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  送信局、２  受信局、１０  予等化光送信器、１１  ＲＺ変換回路（ＲＺ変換手段）、１２  デジタルフィルタ（予等化データ生成手段）、１３ａ、１３ｂ  Ｄ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ変換手段）、１４  レーザ光源、１５  ベクトル変調器（光変調手段）、２１  分散補償ファイバ（分散補償手段）。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2011052423.tif 000007
2011052423.tif 000008
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